一种合成脉动调节器，包括基于基准时钟的频率控制。该调节器包括误差网络、脉动检测器、组合器、脉动发生器、比较器网络和相位比较器。误差网络提供指示输出电压的相对误差的误差信号。脉动检测器基于输入和输出电压以及脉冲控制信号而提供斜坡控制信号。组合器基于频率补偿信号来调整斜坡控制信号以提供经调整的斜坡控制信号。脉动发生器基于经调整的斜坡控制信号来形成脉动控制信号。比较器网络基于误差信号和脉动控制信号来形成脉冲控制信号以控制切换。相位比较器将脉冲控制信号与基准时钟进行比较并提供频率补偿信号。
【技术实现步骤摘要】
具有频率控制的合成脉动调节器关联申请的交叉引用本申请要求2010年11月8日提交的美国临时申请S/N 61/411，036的权益，该申请的全部内容出于所有意图和目的通过引用结合于此。附图简述参考以下描述以及附图将能更好地理解本专利技术的益处、特征以及优点，在附图中附图说明图1是包括根据本专利技术示例性实施例的通过频率控制实现的DC-DC开关电压调节器(也称转换器或电源等)的电子器件的方框图。图2是根据一个实施例的具有频率控制的图1的合成脉动调节器的示意性框图；图3是根据可被用来形成频率补偿信号FCOMP的一个实施例的相位比较器的示意性框图；图4是根据可被用来实现图9所示的组合器中的任一个或两者的一个示例性实施例的组合器的示例性实施例的示意图；图5是绘出根据一个实施例的RCLK、PWM、FCOMP、VUP、VR、VDOWN和VOUT相对于时间的一系列时序图；图6是可被用来控制根据本专利技术通过频率控制实现的多相合成脉动电压调节器的控制器的示意性时钟图；图7是示出在稳态操作下具有频率控制的图6的控制器的操作的简化时序图；图8是根据一示例性实施例使用图6的控制器所实现的多相合成脉动电压调节器的简化示意性方框图，该多相合成脉动电压调节器具有“N”个相；以及图9是图2的跨导网络和组合器网络的更详细配置的简化示意性方框图。详细描述给出以下描述以使本领域技术人员能在特定应用及其需求的背景下作出和利用所提供的本专利技术。然而，优选实施例的多种修改对本领域技术人员将会是明显的，而且可将本文所限定的一般原理应用于其它实施例。因此，本专利技术不旨在局限于本文中示出和描述的特定实施例，而应给予与本文中披露的原理和新颖特征一致的最宽范围。采用合成脉动调制的DC/DC开关调节器取得响应负载瞬变的更优性能。合成脉动调制在许多出版物中有记载和描述，包括美国专利No. 6，791，306、美国专利 No. 7，132，820、美国专利No. 7，145，317、美国公布No. 2009/0140711，这里的每一篇文献均援引包含于此。一般来说，形成辅助电压波形，辅助电压波形有效地复制了通过输出电感器的波形脉动电流。辅助电压波形被用来控制例如磁滞比较器等的比较器的往复切换。在一个非限制性实现中，例如，跨导放大器监测输出电感器两侧的电压，并将电感器电压表征电流提供给脉动波形电容器，其中电容器电压是辅助电压波形。人造或合成脉动波形控制调节器的切换操作、减小了输出脉动、简化了补偿、并提高了 DC精确性。合成脉动调节器的工作频率响应于负载瞬变而改变，以取得所期望的性能。然而， 合成脉动调节器的稳态工作频率已变得更难控制。要求获得固定或已知的稳态工作频率以最大化性能并最小化例如电磁干扰(EMI)等的噪声。挑战在于，当尤其是输入电压VIN、输出电流(例如负载电流)、输出电压VOUT或输出电容的等效串联电阻(ESR)中的任意一个或多个存在变化时，合成斜坡的斜率也改变，因此切换频率改变，如此给予一固定的磁滞窗大小。采用专用电路来固定跨温度、输入/输出电压和输出滤波器的频率。本公开描述一种新架构，该新架构使转换器(调节器)运行在固定频率或与外部时钟同步。锁相环(PLL) 被插入到调节器中以控制合成调制斜坡的斜率，从而控制频率。因此，通过将锁相环集成在合成脉动调节器中，调节器在保持其负载瞬变响应的更优质量的同时运行在固定频率下或与外部时钟同步。这使合成脉动调节器适应一般用途场合。图1是包括根据本专利技术一示例性实施例的通过频率控制实现的DC-DC开关电压调节器107(也另称为转换器或电源等)的电子器件100的方框图。电子器件100图示为包括电池101，该电池101向电压选择(VSEL)电路105的一个输入提供电池电压VBAT，电压选择(VSEL)电路105的另一输入接收来自适配器103的DC电压(VDC)。适配器103从外部电源(例如交流(AC)电源(未示出))接收AC或DC电压，并将接收的电压转换成VDC 电压。如果电池101是可充电的，则适配器103可包括用于对电池101进行充电的电池充电器，或者可包括单独的电池充电器(未示出)。VSEL电路105将输入电压VIN提供给电压调节器107的输入。电压调节器107具有接收基准时钟信号RCLK的输入并具有将输出电压VOUT提供至电源总线109等之上的输出，以将电源电压提供给图示为器件电路111的负载。器件电路111 一般包括电子器件100的电路。如图所示，器件电路111可包括耦合于存储器115的处理器113，所述存储器115和处理器113均耦合于电源总线109以从调节器107接收电源电压(例如V0UT)。还可构想到不具有处理器或存储器的其它类型的电子器件。电子器件100可以是任何类型的电子器件，包括移动、便携或手持设备，诸如任何类型的个人数字助理(PDA)、个人计算机(PC)、便携计算机、膝上型计算机等、蜂窝电话、个人媒体设备等。在一替代实施例中，电子器件100不是由电池供电的，而是通过AC电源或其它电源来供电的。一般而言，电压调节器107被配置为用于计算机、工业、消费者等应用和/或电池供电应用的功率调节器。电子器件100的主要功能是由所示配置中的器件电路111来实现的。在一个实施例中，尽管构思的是不可充电的电池，然而电池101是任何适合类型的可充电电池(包括汽车电池)。在各实施例中，对于升压配置，VIN电压低于V0UT，对于降压配置，VIN高于V0UT， 或者对于诸如单端、初级电感器转换器(SEPIC)或降压-升压转换器等各种其它配置，VIN 相对于VOUT可在任何范围之间变化。调节器107在本文中被示出为降压式合成脉动调节器，尽管也可构思其它类型的调节器。图2是根据一个实施例的具有频率控制的合成脉动调节器107的示意性框图；输入电压VIN被提供给输入节点202。第一电子开关Sl具有耦合在节点202和相位节点206 之间的电流端子，该电流端子形成相位信号LX。第二电子开关S2 108具有耦合在相位节点 206和基准节点(例如，接地点)之间的电流端子。输出电感器210耦合在相位节点206和提供输出电压VOUT的输出电压节点212之间。输出电容器214耦合在输出节点212和接地点之间。响应于从驱动器块216提供至开关晶体管204、208的相应控制端子的控制信号而驱动电子开关204、208中的每一个。在一个实施例中，电子开关Ql和Q2被图示为本领域内技术人员已知的一对金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。开关Sl被图示为P 沟道晶体管，其源极耦合于输入节点202且其漏极耦合于相位节点206，而开关S2是N沟道晶体管，其源极耦合于接地点且其漏极耦合于相位节点206。开关Si、S2的栅极从驱动器块216接收栅极驱动控制信号。可使用其它类型的电子开关器件，包括其它类型的FET等或其它类型的晶体管，例如双极结型晶体管(BJT)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。驱动器块216从PWM比较器218接收脉宽调制(PWM)控制信号。PWM比较器218 的非反相输入耦合于节点236且其反相输入耦合于脉动节点M4。节点236接收由误差放大器220和窗限网络提供的选定控制信号。误差放大器220的反相输入耦合以从输出节点 212接收VO本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：JS·陈，S·沈，吴雪林，X·杨，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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